森林灭火新技术

森林灭火新技术（精选8篇）

森林灭火新技术 篇1

森林火灾的发生不仅会给国家森林资源和人民群众的生命财产造成巨大损失, 也使得生态环境遭到严重破坏。大火过后的恢复期需要十年甚至上百年。世界各国对此高度重视, 纷纷探索、研制各种森林灭火设备, 采用多种手段进行灭火。由于林区地理环境复杂, 气候异常, 一旦在火灾出现后不能及时有效控制和扑灭火势, 往往会形成大面积火灾, 不仅增大后续灭火的难度, 而且对灭火人员的生命安全形成威胁。为提高火情初发期的灭火效率, 保证人员安全, 争取时间, 控制火势蔓延, 尽可能实现人、火分离方式进行灭火。

采用军工技术研制的森林灭火系列装备, 其最大特点是采用火炮远程发射的方式, 将装有高效灭火粉、剂的灭火弹送至目标火点, 将灭火粉、剂高空布撒而实现灭火, 射程从30 ～1 500 m, 近、中、远全程覆盖。该系列中的远距智能森林灭火系统采用车载、火箭多管发射, 具有机动性强、自动化程度高、操作简单, 可点射、可连发, 威力巨大、灭火效果显著;灭火炮具有灵活机动, 便于携带、灭火效能高、环保性能好, 适用地形条件复杂, 人机不易到达的地方进行班组作业;灭火发射则用单兵火箭发射方式, 以迅速扑灭灌木火, 可实现单兵作业。

该技术第二特点是灭火所用药剂均采用先进配方, 且具有自主知识产权, 其灭火效能是普通灭火粉8～10倍, 均取得国家环保检测认证, 达到欧盟环保标准。在其他关键性技术方面, 有10余项获得单项国家发明专利。

该类技术另一特点是采用成熟的军工技术和措施, 从使用、运输、保管、环境等方面全方位确保安全。

该系列产品在研发过程中曾多次在森警部队、部分省市进行演示、试用。其中部分产品参加实弹灭火均获得好评。研发和应用单位对存在的问题进行了反复改进, 技术日趋完善成熟。森林灭火系列装备的问世, 填补了我国炮射远程灭火的空白, 解决了灭火过程中的部分难题, 为森林灭火方式增加了新手段, 森林灭火能力跃上一个新台阶。该系列装备整体技术在国内属首创, 达到国际先进水平。

森林灭火新技术 篇2

为了加深学生对森林防火安全的认识，学校特意邀请了澄江县森林公安分局对为我校师生进行森林防火专题知识讲座，并现场演示了森林防火各种工具的使用，使森林防火意识深入每个师生的心里。

为了做好森林防火教育活动，我校专门成立专门领导小组，召开专题会议，对防火安全教育工作进行了重点部署。在教职工会上，校长向学生传达了上级关于做好森林防火工作的文件精神，讲述了森林防火作的重要意义，号召全体师生积极行动起来确实做好森林防火工作。会后双树小学各班按要求开展森林防火“五个一”活动。

这是在全校森林防火主题教育会上，鲁老师向学生作了森林防火安全教育，着重让学生了解引起森林火灾的主要原因和发生森林火灾会带来的严重后果以及引发森林火灾应该承担的法律责任等森林防火相关知识，并讲解了碰到火灾时应如何自救的知识，要求学生要牢固树立森林防火意识，不在野外玩火，不在山上搞野炊，要当好森林防火“小宣传员”，积极开展森林防火宣传活动。

森林灭火新技术 篇3

1 森林灭火弹适用性

1.1 森林火灾特点

森林火灾的发生具有很强的不可预见性,发生地往往交通不便,发生后火势较大,人员及一般灭火器材难以接近进行有效灭火。森林火灾一般主要分为地表火和树冠火两种,其中地表火是最常见的一种林火燃烧方式,占林火总数的94%左右,中、高强度森林地表火灾造成的损失占总森林火灾损失的90%左右,不仅烧毁大片森林,还会烧毁林区贮木场、建筑物、民房,以致烧死林区人员。目前多采用预设灭火带等方法,使火线无法继续推进,待火势减小后由灭火人员上前进行灭火,该方法能有效灭火,但无法在发现火情后快速实现有效控火、灭火,实际上对森林资源也造成了一定的损害。因此,森林火灾具有以下特点:发生位置偏远、交通不便、人员难以接近;具有地表火和树冠火等不同的燃烧方式;火势一旦发展起来,损失巨大。针对森林火灾的特点,若有一种灭火效率高、作用距离远、能够在偏远森林交通不便处使用的灭火器材,必将对森林火灾的快速扑救起到积极作用。

1.2 迫击炮平台分析

迫击炮作为灭火弹药发射平台具有较好的适用性,迫击炮平台结构简单、操作容易,重量轻、携行方便,非常适合在森林地区布设使用,同时迫击炮在国内已大量装备,具有较好的使用基础;迫击炮精度较好,通过调整装药号、射角等参数可达到理想射程,考虑到森林火灾有时火势较大及地形地势,一般灭火距离在200～2 000 m范围内较为合适;迫击炮弹道弯曲,适合反斜面作战,对发生在山林、山谷或障碍物背后的火灾也能实施灭火;灭火弹药通过不同炸高设计,对地表火及树冠火均可有效灭火,真正实现对不同森林火灾燃烧方式的立体灭火。因此,森林灭火弹采用迫击炮平台发射具有较好的适用性,是当前远距离森林灭火手段的有效补充。

2 灭火弹终点效应的影响因素

影响灭火弹终点效应的因素主要有灭火剂的种类和粒径大小、作用高度、装填比药量和分散装药结构等,其中部分项目已有相关人员进行了大量的分析、验证,取得了大量数据,笔者主要在装填比药量和分散装药结构方面进行相关分析与试验。

2.1 装填量及装填比药量

装填比药量为弹体战斗部中心抛撒装药量与灭火剂质量的比值,在战斗部结构和灭火剂技术状态基本固定的情况下,对灭火剂抛撒半径具有决定性影响,比药量过小则灭火剂抛撒半径受限,灭火效能得不到充分发挥,比药量过大虽灭火剂抛撒半径大但单位面积上的灭火剂量减少,也会降低有效灭火范围。

为分析装填比药量、灭火剂装填量对灭火剂分散效果的影响,进行了灭火剂抛撒试验,试验时战斗部口径保持一定,通过调整战斗部长度控制灭火剂装填量,通过中心药柱尺寸调整比药量,两者进行交叉对比试验,同时在不同距离布置灭火剂收集容器,共进行了3组对比试验,战斗部状态数据见表1所示,试验方案如图1所示。

试验后,采集收集器中的灭火剂,换算得出距战斗部作用中心各距离处的灭火剂分布密度,根据目前ABC干粉灭火剂的灭火性能,暂定灭火剂分布密度在100 g/m2以上时对A类火灾具有较好的灭火效果,据此对3组试验数据进行整理得出曲线图,如图2～图4所示。

对图2～图4进行分析,可得出以下结论:

(1)灭火剂地面分布在周向上存在逐步递减的分布特征,直至无法有效灭火;

(2)装填比药量固定时,灭火剂装填量越大,其相应有效灭火范围越大,但当装填量增加到一定范围后,对有效灭火范围无明显提升;

(3)在灭火剂装填量一定时,比药量越大,药剂分散半径越大,且在周向上逐步递减的趋势减缓,但受有效灭火药量限制,当比药量太大时,药剂可能分散半径很大,但不能起到有效的灭火效果。

综上所述,灭火战斗部的装药量和装填比药量具有一个合适的匹配范围,在此范围内能够发挥较高的灭火效能。

2.3 分散装药结构

森林地表火一般火势高度较小,而灭火剂颗粒很细,在爆炸分散后药剂初始有向上空分散的趋势,在火场上空受热气流影响,此种趋势将更为明显,如图5所示。

该种情况直接影响灭火效果,因此如何使灭火剂作用到火焰根部至关重要,为此笔者在战斗部设计中采用了一个较为简单的调整器结构,该结构产生爆轰波压力将灭火剂向下部压下,使灭火剂尽量作用在火焰根部,提高灭火效能,调整器结构图如图6所示。

在图6中,α为调整器外边线与垂直中心夹角,L为作用时战斗部中心距地面高度,R为灭火剂有效分散半径,对模型进行简化分析,见式(1)。

式中:r为调整器向下爆轰波主要覆盖半径。

为使灭火剂能尽量全部分散在有效灭火范围内,应满足式(2)。

由此得出调整器设计时,一般应满足式(3)。

3 结束语

以迫击炮为平台发射的灭火弹药非常适合森林火灾的远距离灭火,能够快速实现灭火或压制火势的目的,减小火灾损伤及火场对灭火人员的伤害。通过对灭火战斗部装填比药量及分散装药结构的分析及试验,在战斗部设计时,装填比药量与药剂装填量应保证在一定的匹配范围内,以实现最大的灭火效率。同时提出了一种装药分散调整器的设计方法,可以为同类产品的设计提供借鉴和参考。

参考文献

[1]白夜,朴金波.森林地表火合成灭火技术初探[J].森林防火,2009,18(2):49-51.

[2]王志军,尹建平.弹药学[M].北京:北京理工大学出版社.2005

[3]陈雪礼,王克印,龚华雄.一种森林灭火弹的终点效应分析[J].消防科学与技术,2010,29(8):689-691.

乡镇森林防灭火简报 篇4

一是做好森林防灭火“宣传岗”。

重点围绕省市县20xx年森林防火命令，对火源管控、农事用火、野外生产用火等内容进行宣传宣讲并将其张贴到户。悬挂横幅20余条，发放各类宣传资料1000余份，并利用广播、流动宣传车等形式做好用火安全宣传教育，积极引导农民群众改变农村生产性用火习俗。

二是当好绿水青山“守护人”。

层层压实责任，由镇领导包村、村干部包社、社长包户层层签订森林防灭火责任承诺书。15个村(社区)分别设置森林防灭火劝导站，加强火源管控，重点路口安装8个森林防灭火警示牌和公示牌。坚持进山登记制度，全面收缴火源。定期开展应急演练，确保在关键时刻能够拉得出、冲得上、打得赢。目前开展应急演练16次，夯实防火基础。

三是织密森林生态“防护网”。

森林灭火新技术 篇5

一、森林火灾的危害

森林火灾是指失去人为控制, 在林地内自由蔓延和扩展, 对森林、森林生态系统和人类带来一定危害和损失的林火行为。森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救助较为困难的自然灾害。森林火灾不仅严重破坏森林资源和生态环境, 而且会对人民生命、财产和公共安全产生极大的危害, 对国民经济可持续发展和生态安全造成巨大威胁。具体表现为:烧毁林木、烧毁林下植物资源、危害野生动物、引起水土流失、使下游河流水质下降、引起空气污染、威胁人民生命财产安全。主要包括以下几个方面:

1. 烧毁林木

说到森林火灾, 大家第一个想到的就是熊熊燃烧的大火和漫天飘舞的灰尘, 它最显而易见的危害就是直接的烧毁树木。导致森林资源的减少, 森林面积的锐减。严重的森林火灾不仅烧毁树木, 还会对土地造成极其严重的影响, 导致土地贫瘠, 慢慢的变成荒草地带, 最终变成裸地。经过森林火灾变成的裸地, 会让树木无法生存, 想要再恢复到原来的森林面貌, 几乎就是天方夜谭。这样就间接的造成了大面积土地的浪费和闲置。比如, 2008年3月, 黔东南地区遭受历史罕见的低温冰冻灾害重创后, 山地草木枯死, 大量林木折断干枝, 林内可燃物增加, 使得当时两个月内森林火灾频发, 创森林火灾事故的历史记录。

2. 烧毁森林中其他的植物资源

很多人都认为森林只是单纯的给人们和生产建设提供一定的木材而已, 这种想法是错误且片面的。因为森林资源中, 还有非常多的其他珍贵的野生植物生存着。这些珍贵的植物也能产生一定的经济效益和重要的药用价值。比如说生长在大兴安岭原始森林中的红豆, 还有长白山森林地带的灵芝和野生人参等, 这样的例子太多了, 就不一一列举。森林火灾对这些珍贵的野生植物具有毁灭性的打击和破坏。一方面, 森林火灾可以直接将这些野生植物烧死, 另外一个方面, 森林火灾发生之后对这些野生植物的生长土壤和环境造成了影响, 直接导致它们不能存活在这片土地上, 间接的导致了它们的灭绝和消亡。

3. 危害野生动物的安全

森林是一座天然的宝库。其中有很多珍贵的野生植物, 也有非常多的动物。这些动物很多都是野生的、面临灭绝的保护性动物。森林火灾发生后, 这些野生动物有的被活生生的烧死, 有的逃离了火灾, 但是森林火灾导致野生动物失去了它们赖以生存的家园, 即使它们活下来了, 但是换了一个新的环境, 它们的生存和发展也是没有保障的, 随时面临着失去生命的威胁。森林火灾的预防和治理, 不仅仅是保护森林资源, 也是保护野生动植物的生存场地, 同时也为生物多样性和物种基因库做出了积极的贡献。

4. 间接造成地质灾害

说起森林火灾和地质灾害的关系, 人们往往第一个想到的就是水土流失。的确, 森林发生火灾之后, 土地表面的植物和树木没有了, 土壤也遭到严重的破坏。土壤在没有了树木和植被的覆盖之后, 它涵养水源和保护水土的固定作用就大大消减了。除此之外, 一些陡峭的山崖或者是边坡地带的植被被破坏之后, 也有可能发生泥石流或者是山体滑坡等次生灾害。而这些灾害又会给自然环境和人们的生命和财产造成威胁。所以说, 森林火灾不单单是对森林资源有破坏, 同时也会引发一系列的其他自然灾害。

5. 造成空气污染

森林火灾发生的时候会有非常浓烈的烟雾和灰尘。而这些烟雾和灰尘中含有大量的二氧化碳和水蒸汽, 除此之外, 森林燃烧还会产生一氧化碳、碳氢化合物、碳化物、氮氧化物及微粒物质, 约占10%-5%。除了水蒸汽以外, 所有其他物质的含量超过某一限度时都会造成空气污染, 危害人类身体健康及野生动物的生存。空气污染可能导致嘴唇干裂、眼睛疼痛、胸闷气促和呼吸道发炎。严重的森林火灾所引发的林火和烟霾问题不仅会促使多趟航班取消、学校停课, 也会导致居民出现呼吸道问题。

二、森林火灾重要灭火方法

掌握森林火灾重要灭火方法对于迅速扑灭森林火灾, 降低火灾危害具有重大意义, 作为武警森林部队的学员, 我们应当对这些方法的适用与优缺点全面掌握。下面笔者介绍几种重要的灭火方法。

1. 直接灭火方法

直接灭火方法所使用的工具一般为手工工具, 最早为树条子、扫帚、木棍上绑上麻袋片等工具, 后来发展为用旧轮胎剪成条绑在木棍上或塑料杆上, 或用钢丝条代替橡皮条作为扑火手工具。同时, 也研制了砍刀、铁耙、多用防火锹、镰刀、打火拍、铁铲等。武警森林部队在遇到初发的、低强度的森林火灾时常采用该种方法。

2. 森林消防车灭火方法

所谓预防为主, 防止结合。森林火灾的发生除了做好预防, 也要做好发生之后的对应准备。为了应对发生大的森林火灾, 相关消防部门准备了科技含量高的新型多功能综合灭火救援工程车。这种特制的森林消防车是采用灭火装置发泡方式来进行灭火的。它的输送距离达3公里以上, 扬程高度200到500米。相比于一般的消防车, 它的灭火能力提高了将近20倍。森林消防车越野性能强, 通过各种路况时克服障碍的能力高。森林消防车除具备灭火功能外, 还能运载消防人员、消防设备以及灭火用水到火灾现场。在消防车内配备先进通信设备, 可以密切加强横向、纵向联系, 使指挥中心全面了解火场信息, 协调各救援点整体作战, 有效提高灭火效率。其他车辆不具备此项功能。水灭火仍然是灭火的最佳方式, 罐体有效容积天于5m3, 额定扬程为110-120m水柱, 按照秦岭林区平均坡度300计算, 可覆盖的范围可达到公路两侧400m, 高压水枪可喷雾状射流、扁平射流和柱状射, 对降低可燃物表面温度, 增加湿度, 快速灭火非常有利, 一罐可控制1ha的森林。

3. 人工降雨灭火方法

该技术在我国东北和西南林区的森林武装部队中应用较为广泛, 灭火效率较高, 常用的人工降雨催化剂为干冰和碘化银, 具体做法是利用高炮、火箭等装备将带催化剂的弹头射入到火灾现场上空的云层当中, 促使冷云降雨, 以此来达到灭火的目的。需要指出的是, 采用这种技术进行森林火灾扑救时, 必须具备一定的前提, 即火场上空有符合降雨条件的云层。

4. 航空灭火方法

航空灭火方法是世界各国较普遍选用的方式, 是机降扑火队员和洒水 (灭火剂) 灭火, 我国则采用机群航化灭火、吊桶、吊囊、索 (滑) 降灭火等多种手段相结合, 因地制宜、因势利导、形成综合治理、立体交叉的系统灭火体系。航空技术在森林灭中的应用较为广泛, 首先, 可利用航空技术居高临下侦查火场情况, 准确、高效收集火点信息。例如, 利用航空技术在高空对火场进行勘探, 确定着火的确切位置, 并结合地形选择救援路线。一方面, 可使救援人员轻易的避开悬崖、山脊、鞍部、山顶、单口山谷等危险地形, 确保了救援人员顺利、快速的到达救火现场;另一方面, 可正确引导救援人员利用河流、公路等条件开展更有效的救灾行动, 第一时间控制火情。同时, 降低了地形问题带来的地面救灾人员的安全风险。其次, 直接参与救火, 利用航空技术的便利条件, 在云层适合人工降雨的情况下使用催化剂, 进行人工降雨灭火, 其灭火效果更好、效率更高。

5. 间接灭火法

间接灭火法主要是建立防火隔离带、挖防火沟, 从而阻断林火蔓延, 达到扑灭林火的目的。它主要适用于扑灭燃烧猛烈的地表火、树冠火和难灭的地下火。当火势极为凶猛, 隔离带不能阻火时, 可采用发火攻火 (也称放倒火) 的方法。这种方法有一定的危险性, 森林武装部队在使用时一定要注意安全。以爆炸灭火技术为例, 爆炸灭火技术能够有效扑救和阻截高强度地表火和地下火, 目前我国研制了多种类型的灭火弹, 包括干粉灭火弹、灭火手雷、液体灭火弹、飞弹等, 此外还有索状炸药, 可用于开设阻隔带, 控制火势蔓延。

三、结语

森林资源对于我们每一个人来说, 大家都知道它的重要性和必要性。它不仅对我国的经济发展和社会建设起到非常大的作用, 同时对于人类赖以生存的环境也是必不可少的。它能够吸收二氧化碳, 吐出人们生存必须的氧气, 还对涵养水源和保持水土不流失有着至关重要的作用, 同时, 还可以调节气候, 防止土地沙漠化, 对净化空气和噪音污染也有一定的治理作用……森林的作用可以说是举不胜举。所以, 做好森林火灾防治工作是保护好森林资源的重中之重, 同时也是我们每一个公民应该尽到的责任和义务。

摘要：森林对于人类和大自然都是必不可少的重要资源之一, 而森林火灾却一直是危害森林资源生存的首要灾害。做好森林灭火工作, 保护好我们的家园, 保护好人民群众的生命财产安全, 是我们武警森林部队义不容辞的责任。本文介绍了森林火灾的危害, 并分析了几种森林火灾的重要灭火方法。

关键词：森林火灾,危害,灭火方法

参考文献

[1]陈德传, 徐有琪, 梅盛根.浅谈森林火灾的防范措施与对策[J].内蒙古农业科技, 2011, (04) :128-129.

[2]刘丹锋, 卢永民.森林火灾扑救类型划分及其特点研究[J].陕西林业科技, 2014, (01) .

[3]王守忠, 丁海霞.森林火灾危害及预防管理[J].科技创新与应用, 2012, (05) .

森林灭火机械抛投平台的原理设计 篇6

1 总体方案设计

机械抛投平台的发射原理应明显区别于军用武器的火药气体发射原理,其操作应简单、容易掌握;鉴于火场的危险性与复杂性,抛投平台的安全性、稳定性要求也较高。因此,总体方案设计时应着重解决以下问题:

(1)在较短时间内让弹丸获得一定的初速率,这个初速必须保证达到既定的射程要求。

(2)新型动力源。 发射平台的动力系统在满足发射动力要求同时还须考虑安全性等因素。

(3)弹丸的自动装填。

(4)发射系统能承受较大冲击力作用。

为满足机械抛投平台总体方案设计需要解决的问题,笔者构思设计了总体原理方案,如图1所示。该装置主要由齿轮组、齿轮、齿条、液压缸、推杆、导轨等组成。

根据系统的工作原理,抛投平台采用模块化设计,由机械加速系统和动力驱动系统组成。

机械加速系统主要由双级加速机构组成:第Ⅰ级加速机构为两个成一定比例的齿轮组,齿轮为同一旋转轴驱动,在同一角速率作用下,通过改变齿轮的半径增大齿轮的线速率实现加速目的,即大齿轮的线速率为小齿轮的若干倍,如图2所示;第Ⅱ级加速机构通过第Ⅰ级大齿轮传递的动力带动小齿轮的转动,同时小齿轮带动推杆的定点转动,小齿轮与推杆的接触点速率等于大齿轮的线速率,即实现动力的传递。推杆再通过改变杆长来改变速率,随着杆长增大,杆端的速率随之增大。

动力驱动系统采用液压能作为系统驱动力,通过计算推杆所需的推力可以选择相应的液压缸工作参数以及液压泵的工作参数、供油方式和油路的设计等。动力系统主要是解决液压泵在短时间内给液压缸供油,保证液压缸能够在短时间内达到既定的工作速率,同时推动加速系统给弹丸加速,最终实现抛射,如图3所示。

2 机械抛投平台的参数设计

2.1 弹丸加速过程中的受力分析

在满足射程、弹中、空气阻力系数等相关发射参数条件下,设弹丸的最大射程角为θ,考虑弹丸在导轨上的加速时间较短,所受的作用力很大,导轨对弹体的摩擦力较小,在受力分析过程中忽略摩擦力的影响,弹丸的受力情况分析,如图4所示。

在弹丸的加速过程中主要受到推杆的推力作用F,B、C分别为推杆和导轨的定位点,推杆绕B点作定轴转动,导轨从C点沿着与水平线成θ角的方向延伸,令,BC=l0,M0=F0l0,则推杆与导轨接触的任意点undefined,弹丸受到推杆沿导轨方向的分力undefined,为计算弹丸受到作用力的平均值,在αi∈(0,αn)取平均值,即undefined为推杆从起始点运动至终点位置的夹角)。最后通过牛顿运动方程undefined可以求出弹丸加速到预定速率所需的平均作用力,得到推杆对弹丸的初始推力F0。

根据机构的运动状态可求出推杆BJ从弹丸加速起始点至终点转过的角度为αn,推杆的运动形式决定其结构由两部分组成:BH段设计为直杆,在初始位置时BH方向垂直于导轨,弹丸受到的作用力最大,同时lB C=lBH;HJ段设计为弧形杆件,这样能保证推杆在导轨的任意位置对弹丸沿着导轨方向的作用力尽量达到最大,即导轨的轴线始终与推杆接触面的切线方向垂直,这样可以让更大的推力作用到弹丸上,提高效率。HJ与BH、BH与齿轮2连接均采用固连方式连接,由推杆的受力模型可知推杆应采用变截面形状设计,杆件为楔形杆件,这是由杆件的弯曲变形决定的。

利用杠杆作用原理可确定各杆件的具体参数:

(1)令lB C=l0,齿轮2分度圆直径为d2;

(2)齿轮2转过的弧长undefined;

(3)设齿轮组1中小齿轮分度圆直径为2r,大齿轮分度圆直径为2R,液压缸行程为undefined,得:undefined;

(4)齿条的长度即为液压缸的工作行程。

2.2 第Ⅰ级加速机构设计

第Ⅰ级加速机构通过电动机驱动液压泵,再通过液压泵推动液压缸驱动齿条的直线往复运动。齿条通过轮齿的啮合带动小齿轮的转动,小齿轮与大齿轮固定在同一个旋转轴上为同心轮,大齿轮随着小齿轮以相同的角速度转动,由于分度圆直径的差别实现变速。根据v=rω可知在同一角速率下,随着半径的增大,线速率也增大,因此,只需改变半径的长度就可以得到相应的圆周速率。推杆的最大摆角为αn,大齿轮相应转过一定角度,且并非整周回转,因此大齿轮结构设计为不完全齿轮结构。对于不完全齿轮的设计必需考虑结构的合理性,尽量减轻齿轮的质量,便于机动。

3.3 第Ⅱ级加速机构设计

第Ⅱ级加速机构利用第一级的大齿轮作为动力,驱动第Ⅱ级机构的从动轮实现动力传递。小齿轮2与大齿轮采用外啮合的形式,传动形式安全可靠。小齿轮2与推杆5采用固连方式连接,推杆随着小齿轮的转动同时摆动,同时推杆另一端推动弹丸沿着导轨6方向实现加速,待弹丸加速至预定速率实现抛射。

推杆5分为两部分:直杆BH和曲杆HJ。曲杆轮廓为圆弧曲线,参照图解法设计凸轮轮廓的方法:根据工作要求和结构条件选定凸轮的形式,确定凸轮的基圆半径等基本尺寸,从动件的运动规律和凸轮的转向,就可以进行凸轮轮廓曲线的设计。根据此法做出曲杆的基圆:做出曲杆任意三点的切线法线,共有三个交点;根据三点就可以确定圆心,也即可以确定基圆,可得基圆半径为r0,如图5所示。

为确定曲杆的实际尺寸参数,以作图法得出曲杆任意位置距离基圆圆心的距离,即一组位置与距离的数列,通过相应的尺寸参数就能做出相应的结构,如图6所示。

2.4 齿轮传动机构设计

在机械工业中,广泛地应用齿轮传递动力,大多数齿轮采用渐开线齿形,这些齿轮中,大多数是直齿圆柱齿轮,但在许多方面,斜齿圆柱齿轮也得到了广泛应用。与直齿轮传动比较,斜齿轮传动的特点是:传动平稳、承载能力高。故选用斜齿圆柱齿轮,根据相应的设计计算可以校核相应的强度。

齿轮齿条传动不存在高转速、长时间工作条件,因此不存在轮齿弯曲疲劳强度、接触疲劳强度计算问题(应力循环次数比齿轮传动小的很多)。比起直齿轮传动,齿轮齿条传动的重合系数要高,每个轮齿承受的力相对较小。所以,对齿轮齿条传动进行强度校核,只要通过轮齿受力分析(不考虑齿面摩擦,齿面作用力方向是固定的,等于压力角“方向”),受力计算,满足轮齿弯曲强度即可。在后续的结构设计过程中将按照相应的设计原则对各个传动机构进行设计,最终得出满足设计要求的虚拟样机,并进行相应的仿真分析。

3 推杆结构设计

3.1 推杆结构的参数计算

推杆的力学模型可简化为悬臂梁受力模型,对杆件的受力分析(如图7所示)可得,杆件主要承受垂直于其轴线的外力作用,主要产生弯曲变形。由图7可知杆件受到弹丸的推力,见式(1)。

undefined (1)

式中:αi∈(0,αn)。

设推杆采用矩形截面,任意一横截面面积为A,所选用材料的屈服极限为σs,根据梁的正应力强度条件进行结构设计,强度条件为:梁的横截面上的最大工作正应力σmax不得超过材料的许用弯曲正应力[σ],见式(2)

σmax≤[σ] (2)

对具有关于z轴对称的截面(如圆形、矩形、工字形等截面),最大工作正应力是危险截面(Mmax截面)上危险点(Wz对应的点)处得正应力,式(2)可改为式(3)。

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推杆外形的设计参照弯曲梁横截面的合理设计,一般来说,梁的各个截面上的内力(剪力和弯矩)是不同的,若根据最大弯矩来设计截面的尺寸,那么在危险截面以外的横截面上的工作应力还都小于材料的容许应力,这显然是不合理的。为了充分利用材料、减轻构件自重,在功能和工艺允许的条件下,应尽量采用变截面等强度结构设计,如图8所示。对矩形截面悬臂梁进行计算,设横截面的宽度b不变,高为变量h(x),根据正应力强度条件,见式(4)。

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取等号,得式(5)。

undefined (5)

理论上,梁的外形应设计成抛物线形。考虑到施工的难度极可能性,可以设计成楔形或阶梯形,也可设计成阶梯组合截面。

笔者使用的灭火弹弹径为82 mm,弹长为662 mm。推杆的材料为硬铝2A12,其为一种高强度硬铝,可进行热处理强化,在退火、刚淬火和热状态下可塑性中等,点焊接性良好。抗拉强度σb=390 MPa,σs≥255 MPa,令推杆的横截面宽度为b。参照悬臂梁的受力特点对杆件的结构进行设计。

(1)根据受力分析可知,推杆在初始位置受到的作用力最大为Fmax,推杆的危险截面为铰接截面A,弯矩M=F0l0。允许的截面高度,见式(6)。

undefined (6)

(2)推杆运动至炮口位置时推杆受到的作用力最小为Fmin,危险截面仍然为截面A,采用截面法对直杆与曲杆连接面m-m进行分析:截面m-m受到的弯矩M=Fminlαn。其中,lαn为推杆运动至炮口位置时推力对应的力臂长度。允许的截面高度,见式(7)。

undefined (7)

(3)取推杆的末端进行计算,推杆受力为Fn,取末端推杆的一小部分长度如图,推力的作用力臂设为lx,对截面n-n进行分析:截面n-n受到的弯矩M=Fnlx。允

许的截面高度,见式(8)。

undefined (8)

从安全性角度考虑,应适当增大推杆的结构尺寸,对于截面高度应考虑有一个安全系数,实际尺寸应为计算尺寸乘以安全系数的值。由计算可知杆截面的形状为楔形,符合推杆的受力特点。

3.2 推杆结构的仿真计算

推杆作为发射平台的关键部件之一,结构设计的是否合理,直接决定着系统功能能否实现。因此必须对推杆的受力与变形进行仿真分析,主要是在推杆运动至炮口位置时的受力情况进行分析。通过ANSYS有限元分析软件对推杆进行建模并加载分析,可以得出推杆的应力应变情况,校核强度,进而从理论上验证设计的合理性,为产品的试验验证和优化设计提供理论支撑。

4 结束语

通过分析森林灭火用机械抛投平台的工作原理,确定了机械抛投平台的总体设计方案,分析了方案设计过程中应解决的关键问题,并对系统的工作参数进行了设计计算。同时根据推杆的力学模型以及受力特点对推杆的结构进行设计,得出了相应的参数,为后续的结构设计提供理论依据,对推杆模型利用有限元分析方法进行仿真校核,验证了设计的合理性。

摘要：提出利用机械抛投平台发射森林灭火弹的理念,根据弹丸发射原理以及针对民用的特点,提出一种利用常规能源作为弹丸发射动力的双级加速机构,针对弹丸预期达到的灭火效果,完成了机械抛投平台的参数化设计和推杆的结构设计。系统采用模块化设计,模块化设计的独立性增强了系统的可靠性,发射模块和动力模块的合理匹配,最终可实现灭火弹的抛射。

关键词：森林灭火弹,机械抛投平台,双级加速机构,推杆设计

参考文献

[1]李春雷.森林火灾与人类[J].生命与灾害,2009,(6):37-38.

[2]王安麟.现代设计方法[M].武汉:华中科技大学出版社,2010.

[3]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2008.

[4]韩子鹏.弹箭外弹道学[M].北京:北京理工大学出版社,2008.

[5]李静,冯立艳,马银戍.机械设计基础[M].北京:电子工业出版社,2006.

[6]许金瑞.人字齿轮的计算机三维造型[J].机械工程师,2010,(10):78-79.

森林灭火新技术 篇7

远距智能森林灭火系统包括载车、发射系统 (供电设备、火控设备、发控设备、发射装置) 、通讯设备、观瞄设备及灭火弹等部分。该系统具有机动快速、远距投送、智能感知、高效灭火、安全可靠等优点, 主要用于森林、草原等大面积火灾的远距、快速扑救, 适合于对扑火人员难以靠近的大火进行压制或远距重点方向阻止火势蔓延, 也可在火线推近前沿形成临时阻隔带。

火控设备由火控计算机、数字磁罗盘、GPS、操作面板组成。在火控计算机上安装部署火控软件, 控制整个系统工作。

1 远距智能森林灭火系统火控软件简介

通过对用户使用情况进行调查, 我们发现原有版本火控软件具有操作复杂、输入繁琐的缺点, 严重影响灭火效率。为了改进以上不足, 我们选择搭载安卓操作系统的平板电脑作为火控计算机, 以动画效果突出的Flash CS5作为软件设计开发工具, 摒弃繁琐的数字输入操作, 实现傻瓜式操作。目前, 新版本软件具有图形化的人机界面, 人机交互友好, 操作简单的特点。

2 Flash CS5、Action Script 3.0及开发过程简介

2.1 开发工具Flash CS5

Flash CS5是Adobe公司出品的新版本Flash软件, 主要用于制作动画、多媒体软件、网站建设及安卓应用程序开发。

2.2 开发语言Action Script 3.0

Flash具备的脚本编程语言Action Script 3.0 (以下简称为AS 3.0) , 是一种强大的面向对象编程语言。AS 3.0基于所有编程语言的国际规范化的语言ECMAScript, 遵循ECMAScript的语言规范。采用AS编程语言制作的软件具有很强的交互性能, AS语言本身即是Flash动画具有强大交互功能的灵魂所在。AS 3.0相较AS 2.0/1.0提供了更为完善可靠的面向对象思想的设计模型, 增加了完善而灵活的事件处理机制, 使程序员更容易编写和设计复杂的代码。

2.3 开发过程

在Windows下安装Adobe Flash Professional CS5;要使用Flash CS5开发Android应用, 还需要安装插件Android Extension for Flash CS5。

开发过程简述如下:

(1) 使用Flash CS5从模板创建“AIR for Android”, 编写逻辑代码;

(2) 基于Flash CS5运行和调试;

(3) 在Android移动设备上安装Adobe AIR运行 (如果已安装, 跳过) ;

(4) 将Android移动设备连接到PC, 并正确安装驱动;

(5) 打包为APK, 并自动部署到移动设备。

3 远距智能灭火系统火控软件的设计与实现

3.1 利用Flash AS 3.0设计实现火控软件的优点

通过Flash AS 3.0语言的编写, 我们高效地实现了备弹信息显示、系统自检、模拟装弹、伺服、射击、界面数据和界面元件显示等功能。根据我们的实践, 利用Flash AS 3.0设计实现火控软件有如下优点:

(1) 文档类绑定和元件类绑定。在早期的Flash开发中, 开发人员往往把代码写在时间轴的第一帧, 或者是按钮的一些事件中。这样做使代码非常难以维护, 有时甚至要花不少时间找到代码的位置。当然AS编写程序时也可以使用include语句把代码放在外部的.as文件中, 这样做在一定程度上解决了代码分散不宜管理的问题, 但还是很难把开发工作和设计工作完全剥离开来。AS 3.0通过文档类绑定和元件类绑定完全把时间轴中的代码分解出来, 这样使得设计人员进行界面设计的同时, 开发人员可以同步进行程序编码。

(2) 可视化编程。可视化编程是对AS 3.0中的可视对象进行编程。可视对象是那些在程序运行时可以在程序界面中看到的界面元素, 例如电影剪辑、按钮、图片、文字等都是可视对象。可视对象列表和可视对象类型组成了AS 3.0可视化编程模型。AS 3.0可视化编程模型有了相当大的改进, 在AS 3.0版本中, 几乎所有的可视对象都用Movie Clip对象来表现。AS3.0根据可视对象的不同特性重新定义了多个可视对象类。由于各个可视对象类功能上相互独立, 可以根据不同的需要有选择地使用这些类, 从而降低APK文件的大小。

(3) 用户交互与事件处理。用户交互 (单个键盘、鼠标、摄像头器件或这些设备的组合) 是交互性的基础。在AS 3.0中, 识别和响应用户交互主要涉及事件侦听。每次用户单击鼠标或按下某个按键时, 该动作就会生成一个事件。这些类型的事件通常称作用户事件, 因为这些事件是为响应最终用户的某一动作而生成的。通过编写AS以响应或处理这些事件。AS 3.0提供了三种事件处理方法:事件处理函数方法、事件侦听器以及on () 和onClipEvent () 处理函数。

3.2 远距智能灭火系统火控软件的设计

利用Flash的动画效果表现远距智能森林灭火系统中的发射装置运动调转过程、炮弹着地点位置、火点位置、磁罗盘和水平仪的角度、扑火类型选择窗口、备弹信息, 其视觉效果是其他开发工具所无法比拟的。程序界面如图1所示。

由上图可知, 系统有三种工作方式:自动、半自动、手动。自动模式下不需要输入任何数据。在火控软件接收到外部观瞄数据并自动解算发射要素后, 只需依次点击“调炮”按钮、“扑火类型”窗口、“弹”元件和“启动发射”按钮, 即可完成发射灭火弹任务。半自动模式下, 首先通过人工瞄准调整发射方位角;随后输入火点距离及火点高度, 解算出发射仰角;参数解算完毕后依次点击“调炮”按钮、“扑火类型”窗口、“弹”元件和“启动发射”按钮, 完成发射任务。手动模式下, 输入方向角和高低角后, 点击“调炮”按钮可调转发射装置到指定角度。

3.3 远距智能森林灭火系统火控软件的实现

本小节主要介绍弹类 (Bomb) 的实现。由图1可知, 备弹信息区共有18枚灭火弹。如何生成每一枚弹的实例并加以管理呢?

设计思路:首先, 在库中创建一个弹元件;其次, 编写Bomb类代码, 并将库中的弹元件与Bomb类绑定;再次, 将库中的弹元件拖到界面上, 重复18次;最后, 修改文档类代码。下面详细介绍实现步骤:

(1) 创建电影剪辑。打开库面板, 单击库面板界面右上角的按钮, 打开“创建新元件”对话框。在“创建新元件”对话框的“名称”文本框输入Bomb, 在“类型”选项中选择影片剪辑。影片剪辑元件只允许绑定Sprite类或Sprite类的子类。单击“确定”按钮完成影片剪辑创建。在“库”面板中双击影片剪辑Bomb, 将事先绘制好的不同状态 (有弹、无弹、哑弹) 弹图片导入到库中, 并从库中添加这几张图片到Bomb元件的第一帧、第七帧、第八帧。

(2) 创建影片剪辑绑定类。选择Flash CS5菜单的“文件”|“新建”命令, 打开“新建文档”对话框。选择“常规”标签, 进入“常规”选项卡。在其中选择“ActionScript 3.0类”, 单击“确定”按钮。在新建的AS类文件中, 实现初始化、弹况显示及供自检类和射击类调用的接口函数功能。Bomb类继承自MovieC-lip类, MovieClip类是Sprite类的子类。

(3) 完成绑定。在Flash CS5的“库”面板中右击影片剪辑“Bomb”, 在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令, 打开“元件属性”对话框。在对话框的“链接”选项中选择“为ActionScript导出”选项。由于被绑定的类位于包中, 则需要使用类的完全限定名, 如图2所示。

如果不指定类名, 则Flash CS5自动创建一个与元件同名的AS类。类文本框右侧的按钮检查类文本框中的类名是否正确, 单击按钮可直接打开类文件进行编辑。单击“确定”按钮完成绑定。

(4) 将库中的弹元件拖到舞台上, 重复18次, 弹实例名为B01~B18。将元件从元件库中拖到舞台上就意味着使用new关键字调用Bomb类的构造函数创建了Bomb类的实例, 并添加到可视对象列表中。编辑元件会更改它的所有实例, 但对元件的一个实例应用效果则只更新该实例。程序启动后, 一旦Bomb类的实例被创建, Bomb类的构造函数就被调用, 使当前Bomb类的实例初始化为无弹状态, 如图3所示。

若自检结束后检测到真弹, 则备弹信息区弹的状态显示为有弹, 如图4所示。

系统自检后, 如果弹况为有弹, 此时点击任何一枚弹, 弹会开始闪烁, 处于待发弹状态。当弹发射成功, 弹况显示为无弹。当弹发射失败, 弹况显示为哑弹。这些功能都是由Bomb类定义实现的函数所完成。

(5) 修改文档类MainForm。定义一个元素个数为18的数组变量, 并将步骤4中的18个弹实例赋值给该数组变量。该变量可将文档类中创建的其他类的实例引进到Bomb类中。

4 结语

结合以往的开发实践, 我们体会到应用具有AS 3.0编程能力的Flash制作工具设计实现火控软件是最佳的选择。我们研制开发的基于Flash的远距智能森林灭火系统火控软件因其良好的界面表现力和良好的交互性受到用户的喜欢。

摘要：针对原有版本的森林灭火系统火控软件操作复杂、价格昂贵的缺点, 提出了使用搭载安卓操作系统的平板电脑作为火控计算机, 以Flash CS5为开发工具, ActionScript3.0为开发语言设计和实现了森林灭火系统火控软件。该软件可在搭载安卓操作系统的平板电脑上安装使用, 具有操作简单、低成本的优势。

关键词：Android操作系统,森林灭火系统,ActionScript 3.0

参考文献

[1]乔珂等.ActionScript3.0权威指南[M].北京:电子工业出版社, 2008

[2]李方捷等.ActionScript3.0开发技术大全[M].北京:清华大学出版社, 2009

[3]Flash CS5Help.Adobe2007

森林灭火新技术 篇8

关键词：履带式森林消防车,主要性能,适应

大兴安岭林区的山火多为丘陵及草塘火, 通过两年来我们在实际工作中不断的总结和探索, 我们认为履带式森林消防车的应用在森林防火工作中起到了关键的租用, 极大地提高我区的防灭火能力, 而且, 履带式森林消防车和软体水箱相互配合, 更能够发挥它灭火能力强的优势, 这代表了我国北部林区扑火机具的发展方向。

1 履带式森林消防车的基本结构

目前, 大兴安岭地区的履带式森林消防车是以J-50集材拖拉机底盘为基础改制而成。主要适用于扑救森林火灾。该车主要由行走部分、水路系统、液压系统三大部分组成。

行走部分:以J-50拖拉机底盘为基础, 操作驾驶技术方法与J-50拖拉机相同, 操作简单方便。消防车允许工作的最大纵向坡度≤18°, 最大横向坡度≤12°。水路系统:水罐容量3M3;水炮射程50M, 流量28L/S, 压力1.0MPa, 水平回转角度360°, 炮身仰俯角度-13°~90°;水枪射程40M;水泵流量30L/S, 水泵吸程8M, 水泵自吸能力在吸程≤3M时满流量, 吸程≥3M~≤7M时半流量。液压系统:主要为液压绞盘和悬挂犁提供工作动力。油泵排量50ml/r, 工作压力16MPa;分配器流量63L/Min, 工作压力16MPa;液压绞盘卷筒外层绞集力≥30KN, 容绳量40m;悬挂犁幅宽1.5m, 犁深0.15m。

2 履带式森林消防车在大兴安岭林区灭火作战中具有独特的“适应性”

2.1 适应特殊的地理环境。

大兴安岭地区位于大兴安岭北段东北侧, 全区山势不高, 平均海拔约为600~1000米, 河谷开阔, 谷地宽坦、山势和缓, 山顶浑圆而分散, 地面呈岗阜状起伏, 坡长而缓, 坡角一般在10~15度。正是由于这种平缓、宽阔地势, 以致降水很难排出, 且冻层的透水性差, 水分大多滞留地表, 形成广泛分布的沼泽植被, 成为本区地貌与植被上的特殊现象之一。森林火灾多发生在交通不便、深山林密的偏远山区, 地面接近火场困难。特别是在南瓮河湿地一旦发生火灾, 部队运输便受到宽阔的沼泽地和草塘沟的阻碍, 其他灭火车辆只能运至火场附近公路, 不利于人员及装备快速接近火场, 灭火难度大。履带式森林消防车可发挥机动灵活、不受地形道路限制、应变能力强等特点, 快速实施载人、载水灭火, 将林火控制在初发阶段。

2.2 适应林区的自然条件。

大兴安岭林区森林植被类型比较复杂, 有林林地的坡度比较平缓, 大多在6~25度之间, 发生森林火灾的初发地域一般都在这个坡度的林地, 且坡度上生长的次生林比较稀疏, 加之林火极易蔓延至宽阔的草塘、沼泽, 便于履带式森林消防车的行驶。大兴安岭地区共有大小陆地河流500余条, 在春秋两防期间除流量较大的河流 (呼玛河、额木尔河、甘河、多布尔河、古里河、南瓮河等十几条河流) 外, 其余的河流在春秋两季水量较小、流速较慢, 履带式森林消防车基本都能机动通过, 这样就可以保证履带式森林消防车见山穿山、见水过水, 在林中自由穿梭, 发挥其强大的灭火作用。

2.3 适应科学灭火的理念。

坚持“以人为本, 以最小的投入换取最大的效益, 在最短时间内达到最佳的效果”是大兴安岭林区灭火的理念, 而应用履带式森林消防车灭火是这一理念的最好体现。一是可以减少灭火作灭火作战的效果。运用履带式森林消防车灭火不仅可发挥自身速度快、越野性强的特点, 还可搭载水泵, 利用其车辆加载灭火设备发挥水泵高扬程, 增大灭火威力和使用范围, 进行灭火清理或打烧防火线, 可达到灭火彻底、不易复燃的效果。

3 履带式森林消防车与软体水箱相互配合, 更显灭火优势

a.运输问题。为解决履带式消防车在公路行驶速度慢的问题, 应为每台消防车配备一台运载车, 将消防车直接运抵火场, 卸载后即可投入使用 (每架次可载两台) 。当消防车在火场遇到特别陡峭的高地时, 亦可用米26T直升机将消防车转移到适合该车扑火的区域。

b.补水问题。履带式消防车一般可载水3吨左右, 在距水源较近时可直接到水源地补水;距水源地较远时可用水泵串、并联方式补水。在火场附近没有水源的情况下, 离公路近时可用轮式消防车为其补水;没有公路时, 可在火场附近安全区域设置容积大的软体水箱 (3~5吨) , 利用直升机吊桶将水投放到软体水箱中为消防车补水。

下面着重介绍一下软体水箱在森林防火中的作用:

(1) 软体水箱的设计目的和基本原理

软体水箱是为了解决履带式森林消防车在扑救森林火灾时水源不足的问题而设计。结合我区河流分布密集, 水资源较为充足的良好自然条件, 充分利用各县区局现有大中型普通运输车辆, 采取TPU (热熔性聚氨酯) 涂层织布, 采取缝焊手段, 根据现有运输车辆车厢大小, 制作成软体水箱, 并配备相应的水泵和一定数量的水枪, 依靠车辆自身提供的动力, 实现自身的排加水。

(2) 车载软体水箱的优点和用途

使用由TPU (热熔性聚氨酯) 涂层织布制作而成的软体水箱不仅能充分利用林区现有的设施设备, 符合林区森防实际, 而且还有如下优点:

a.造价低廉, 节省资金。制作一个10吨的软体水箱成本近2万元, 如再加上水泵、水枪等附属设备成本也不过3万元左右。如发生故障或损坏, 维修非常简便, 费用极低。如购买一辆10吨位的消防车, 价位一般在30万元以上, 而且一旦发生故障, 必须要到指定的专门维修厂家进行维修, 费用较高。

b.方便储运, 使用灵活。TPU (热熔性聚氨酯) 涂层织布柔软性好, 水箱在不加水的情况下可任意折叠, 占用空间较小, 存放在单位物资库房即可, 十分方便。以TPU涂层织布制作的10吨水箱为例, 重量仅100公斤, 仅需4人即可搬运, 非常便捷。

c.便于操作, 用途广泛。由于车载软体水箱制作工艺较为简单, 当发生较大山火时, 扑火队员很容易将该水箱安装到临时征用的运输车上, 加水后即可奔赴火场。该操作程序简单易学, 扑火队员稍加培训即可正确使用。此外, 车载软体水箱用途广泛:发生山火时可迅速支援火场实施水灭火;以公路为依托阻隔林火曼延或为消防车提供充足的水源直接扑打火头;可用于保护乡镇村屯;由于使用的材料无毒无害, 可供应火场的生活用水;在消防车辆较少的镇场还可用于城镇火灾的扑救;f.在夏季的营林生产、绿化植被、农田灌溉中, 还可作为浇灌车使用, 实现一箱多用。

以上内容是根据大兴安岭区森林防火实际所总结, 论述还很粗浅, 对

战人员的危险。灭火作战是人与自然的抗争, 属于高危作业, 风险比较大, “以水灭火”使用的科学性、可行性、实用性还有待进一步完善和提高, 恳请